JP7138540B2

JP7138540B2 - power supply

Info

Publication number: JP7138540B2
Application number: JP2018197939A
Authority: JP
Inventors: 公喜岩尾; 諭宮坂; 明大野
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2022-09-16
Anticipated expiration: 2038-10-19
Also published as: JP2020068539A

Description

本発明は、電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device.

近年、直流電力を交流電力に変換する電源装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。電源装置には、ＤＣ－ＤＣ変換（直流直流変換）した後に、ＤＣ－ＡＣ変換（直流交流変換）するものがあり、このような電源装置の並列接続では、装置間で出力電圧の大きさや位相が異なる場合、横流が発生する。横流が発生するとＤＣ－ＤＣの出力に横流が流れ込み出力電圧が持ち上がるので、従来の電源装置では、ＤＣ－ＤＣ変換後段にダイオードを入れ、横流をブロックし、ダイオードのアノード側とカソード側の電圧差を計測して交流出力電圧を制御する事で横流の流れ込みを抑制していた。 2. Description of the Related Art In recent years, power supply devices that convert DC power into AC power have been known (see Patent Document 1, for example). Some power supply units perform DC-AC conversion (direct-current conversion) after DC-DC conversion (direct-current conversion). are different, cross currents occur. When a cross current occurs, the cross current flows into the DC-DC output and the output voltage rises. Therefore, in the conventional power supply device, a diode is inserted after the DC-DC conversion to block the cross current and reduce the voltage difference between the anode side and the cathode side of the diode. By measuring and controlling the AC output voltage, the inflow of the cross current was suppressed.

特開２００７－１５１２２４号公報JP 2007-151224 A

しかしながら、上述した従来の電源装置では、例えば、出力電力が大きい場合に、ダイオードによる損失が大きく、変換効率を高めることが困難であった。 However, in the conventional power supply device described above, for example, when the output power is large, the loss due to the diode is large, and it is difficult to improve the conversion efficiency.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、横流を低減しつつ、変換効率を向上させることができる電源装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power supply device capable of improving conversion efficiency while reducing cross currents.

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータ部と、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部が変換した前記所定の直流電圧を所定の交流電圧に変換するインバータ部と、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部と前記インバータ部との間に配置されスイッチ、及び当該スイッチと並列に、且つ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部の出力電流と順方向になるように接続されたダイオードを有するスイッチ部と、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部の出力電流が所定の閾値以下になった場合に、前記スイッチ部が有する前記スイッチをオフに制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部の出力電流が、前記所定の閾値である第１の閾値より所定の値分大きい第２の閾値以上になった場合に、前記スイッチをオンに制御することを特徴とする電源装置である。 In order to solve the above problem, one aspect of the present invention provides a DC-DC converter unit that converts an input DC voltage into a predetermined DC voltage, and converts the predetermined DC voltage converted by the DC-DC converter unit. an inverter unit that converts to a predetermined AC voltage, a switch arranged between the DC-DC converter unit and the inverter unit, and a switch in parallel with the switch and in a forward direction with the output current of the DC-DC converter unit and a control unit configured to turn off the switch included in the switch unit when the output current of the DC-DC converter unit becomes equal to or less than a predetermined threshold. The control unit turns on the switch when the output current of the DC-DC converter unit becomes equal to or greater than a second threshold that is greater than the first threshold, which is the predetermined threshold, by a predetermined value. It is a power supply device characterized by controlling .

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記制御部は、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部の出力電流の移動平均が、前記第２の閾値以上になった場合に前記スイッチをオンに制御することを特徴とする。 In one aspect of the present invention, in the above power supply device, the control unit turns on the switch when the moving average of the output current of the DC-DC converter unit is equal to or greater than the second threshold. It is characterized by controlling.

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部の出力電流を検出する電流検出部を備え、前記制御部は、前記電流検出部が検出した前記出力電流に基づいて、前記スイッチを制御することを特徴とする。 Further, according to one aspect of the present invention, in the power supply device described above, a current detection unit that detects an output current of the DC-DC converter unit is provided, and the control unit detects the output current detected by the current detection unit. to control the switch.

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記スイッチは、ボディダイオードを有し、当該ボディダイオードが前記ダイオードであることを特徴とする。 Further, according to one embodiment of the present invention, in the above power supply device, the switch has a body diode, and the body diode is the diode.

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記スイッチは、電界効果トランジスタであることを特徴とする。 Further, according to one embodiment of the present invention, in the above power supply device, the switch is a field effect transistor.

本発明によれば、スイッチ部が、ＤＣ－ＤＣコンバータ部とインバータ部との間に配置されスイッチ、及び当該スイッチと並列に、且つ、ＤＣ－ＤＣコンバータ部の出力電流と順方向になるように接続されたダイオードを有する。制御部が、ＤＣ－ＤＣコンバータ部の出力電流が所定の閾値以下になった場合に、スイッチ部が有するスイッチをオフに制御する。これにより、電源装置は、例えば、横流が発生する可能性が高い軽負荷である場合に、スイッチをオフさせることで横流を抑制しつつ、ダイオードによりＤＣ－ＤＣコンバータ部からインバータ部に電力を供給することができる。また、電源装置は、例えば、横流が発生する可能性が低く負荷が重い場合に、スイッチをオンさせることで、ＤＣ－ＤＣコンバータ部からインバータ部に損失を低減して電力を供給することができる。よって、電源装置は、横流を低減しつつ、変換効率を向上させることができる。 According to the present invention, the switch section is arranged between the DC-DC converter section and the inverter section, and in parallel with the switch and in the forward direction with the output current of the DC-DC converter section. with diodes connected. The control unit turns off a switch included in the switch unit when the output current of the DC-DC converter unit becomes equal to or less than a predetermined threshold. As a result, for example, when the load is light and there is a high possibility that a cross current will occur, the power supply suppresses the cross current by turning off the switch while supplying power from the DC-DC converter unit to the inverter unit using the diode. can do. In addition, for example, when the cross current is unlikely to occur and the load is heavy, the power supply device can supply power from the DC-DC converter section to the inverter section with reduced loss by turning on the switch. . Therefore, the power supply device can improve the conversion efficiency while reducing the cross current.

第１の実施形態における電源装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of a power supply device in a 1st embodiment. 第１の実施形態におけるスイッチの制御条件の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of switch control conditions in the first embodiment; FIG. 第１の実施形態における電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of the operation of the power supply device in the first embodiment; 第１の実施形態における電源装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing an example of the operation of the power supply device according to the first embodiment; 第２の実施形態における電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。9 is a flow chart showing an example of the operation of the power supply device according to the second embodiment;

以下、本発明の一実施形態による電源装置について、図面を参照して説明する。 A power supply device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態における電源装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、電源装置１は、複数の電源ユニット（１０－１、１０－２）を備えている。電源装置１は、入力された直流電圧を所定の交流電圧に変換して、負荷部６０に供給する。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a power supply device 1 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the power supply device 1 includes a plurality of power supply units (10-1, 10-2). The power supply device 1 converts the input DC voltage into a predetermined AC voltage and supplies the AC voltage to the load section 60 .

なお、本実施形態において、電源ユニット１０－１と電源ユニット１０－２とは、同一の構成であり、電源装置１が備える任意の電源ユニットを示す場合、又は特に区別しない場合には、電源ユニット１０として説明する。
電源ユニット１０－１と、電源ユニット１０－２とは、並列に接続され、負荷部６０に交流電力を供給する。 In this embodiment, the power supply unit 10-1 and the power supply unit 10-2 have the same configuration. 10.
Power supply unit 10-1 and power supply unit 10-2 are connected in parallel to supply AC power to load section 60. FIG.

電源ユニット１０は、ＤＣ－ＤＣ変換（直流直流変換）した後に、ＤＣ－ＡＣ変換（直流交流変換）することで、入力された直流電圧を所定の交流電圧に変換して出力する。電源ユニット１０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０と、スイッチ部３０と、インバータ部４０と、電流検出部５０と、平滑コンデンサ（１２、１３）と、シャント抵抗１４と、制御部１５と、ドライバ部１６とを備えている。 The power supply unit 10 performs DC-DC conversion (DC-DC conversion) and then DC-AC conversion (DC-AC conversion) to convert an input DC voltage into a predetermined AC voltage and output the AC voltage. The power supply unit 10 includes a DC-DC converter section 20, a switch section 30, an inverter section 40, a current detection section 50, smoothing capacitors (12, 13), a shunt resistor 14, a control section 15, and a driver section. 16.

ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０は、入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換する。
スイッチ部３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０とインバータ部４０との間に配置され、インバータ部４０からＤＣ－ＤＣコンバータ部２０への逆流電流である横流を抑制する。また、スイッチ部３０は、スイッチ１１と、当該スイッチ１１と並列に、且つ、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流と順方向になるように接続されたダイオード（ここでは、ボディダイオード１１ａ）とを有している。 The DC-DC converter section 20 converts the input DC voltage into a predetermined DC voltage.
The switch section 30 is arranged between the DC-DC converter section 20 and the inverter section 40 and suppresses a cross current, which is a backflow current from the inverter section 40 to the DC-DC converter section 20 . Further, the switch section 30 includes a switch 11 and a diode (here, body diode 11a) connected in parallel with the switch 11 and in the forward direction of the output current of the DC-DC converter section 20. have.

スイッチ１１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：ＭＯＳ電界効果トランジスタ）であり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ（ＮＭＯＳＦＥＴ）である。スイッチ１１は、ソース端子が、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の正極出力線に、ドレイン端子が、インバータ部４０の正極入力線に、ゲート端子（制御端子）がドライバ部１６の出力信号線に、それぞれ接続されている。 The switch 11 is, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor: MOS field effect transistor) and an N-type MOSFET (NMOSFET). The switch 11 has a source terminal connected to the positive output line of the DC-DC converter section 20, a drain terminal connected to the positive input line of the inverter section 40, and a gate terminal (control terminal) connected to the output signal line of the driver section 16. It is connected.

また、スイッチ１１は、ボディダイオード１１ａを有している。スイッチ１１は、ゲート端子がＨ（Ｈｉｇｈ：ハイ）状態になった場合に、オン状態（導通状態）になり、ゲート端子がＬ（Ｌｏｗ：ロウ）状態になった場合に、オフ状態（非導通状態）になる。なお、ボディダイオード１１ａは、スイッチ１１がオフ状態の場合であっても、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０からインバータ部４０の向きに電流を流すことが可能である。 Also, the switch 11 has a body diode 11a. The switch 11 is turned on (conducting state) when the gate terminal is in an H (High) state, and turned off (non-conducting) when the gate terminal is in an L (Low) state. state). Note that the body diode 11a can pass a current from the DC-DC converter section 20 to the inverter section 40 even when the switch 11 is in the OFF state.

平滑コンデンサ１２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の正極出力線と負極出力線との間に配置され、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電圧を平滑化する。
平滑コンデンサ１３は、インバータ部４０の正極入力線と負極入力線との間に配置され、インバータ部４０の入力電圧を平滑化する。 Smoothing capacitor 12 is arranged between the positive output line and the negative output line of DC-DC converter section 20 and smoothes the output voltage of DC-DC converter section 20 .
Smoothing capacitor 13 is arranged between the positive input line and the negative input line of inverter section 40 to smooth the input voltage of inverter section 40 .

インバータ部４０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０が変換した所定の直流電圧を所定の交流電圧に変換する。インバータ部４０は、スイッチ４１～スイッチ４４と、インダクタ（４５、４６）と、コンデンサ４７とを備えている。 The inverter section 40 converts the predetermined DC voltage converted by the DC-DC converter section 20 into a predetermined AC voltage. The inverter section 40 includes switches 41 to 44 , inductors ( 45 and 46 ), and a capacitor 47 .

スイッチ４１～スイッチ４４は、例えば、ＮＭＯＳＦＥＴであり、単相ブリッジを構成する。スイッチ４１及びスイッチ４２は、正極入力線と負極入力線との間に、ノードＮ４を介して直列に接続され、スイッチ４３及びスイッチ４４は、正極入力線と負極入力線との間に、ノードＮ５を介して直列に接続されている。スイッチ４１～スイッチ４４は、不図示の制御部によって、スイッチング制御されて、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０が出力した所定の直流電圧を、所定の交流電圧に変換する。 The switches 41 to 44 are NMOSFETs, for example, and constitute a single-phase bridge. Switches 41 and 42 are connected in series between the positive and negative input lines via node N4, and switches 43 and 44 are connected between the positive and negative input lines at node N5. are connected in series via The switches 41 to 44 are switching-controlled by a control section (not shown) to convert a predetermined DC voltage output from the DC-DC converter section 20 into a predetermined AC voltage.

インダクタ４５は、ノードＮ４と、Ｕ相出力線との間に接続され、インダクタ４６は、ノードＮ５と、Ｖ相出力線との間に接続されている。また、コンデンサ４７は、Ｕ相出力線と、Ｖ相出力線との間に接続されている。インダクタ４５と、インダクタ４６と、コンデンサ４７とは、交流フィルタを構成する。 Inductor 45 is connected between node N4 and the U-phase output line, and inductor 46 is connected between node N5 and the V-phase output line. Also, the capacitor 47 is connected between the U-phase output line and the V-phase output line. Inductor 45, inductor 46, and capacitor 47 constitute an AC filter.

シャント抵抗１４は、インバータ部４０の負極入力線と、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の負極出力線との間に配置され、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流を両端の電圧に変換する。シャント抵抗１４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出するための検出器として機能し、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出する電流検出部５０の一部である。 The shunt resistor 14 is arranged between the negative input line of the inverter section 40 and the negative output line of the DC-DC converter section 20, and converts the output current of the DC-DC converter section 20 into a voltage across both ends. Shunt resistor 14 functions as a detector for detecting the output current of DC-DC converter section 20 and is part of current detection section 50 that detects the output current of DC-DC converter section 20 .

制御部１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むプロセッサであり、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流に基づいて、スイッチ部３０が有するスイッチ１１のスイッチングを制御する。制御部１５は、電流検出部５０が検出した出力電流に基づいて、スイッチ１１を制御する。
制御部１５は、例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流が所定の閾値以下（第１の閾値以下）になった場合に、スイッチ部３０が有するスイッチ１１をオフに制御する。また、制御部１５は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流が、第１の閾値より所定の値分大きい第２の閾値以上になった場合に、スイッチ１１をオンに制御する。 The control unit 15 is a processor including, for example, a CPU (Central Processing Unit), and controls switching of the switch 11 included in the switch unit 30 based on the output current of the DC-DC converter unit 20 . The control section 15 controls the switch 11 based on the output current detected by the current detection section 50 .
For example, when the output current of the DC-DC converter section 20 becomes equal to or less than a predetermined threshold (below a first threshold), the control section 15 controls the switch 11 included in the switch section 30 to be turned off. Further, the control unit 15 turns on the switch 11 when the output current of the DC-DC converter unit 20 becomes equal to or higher than a second threshold that is larger than the first threshold by a predetermined value.

ここで、制御部１５によるスイッチ１１のスイッチングの制御条件は、図２に示すように、スイッチ１１のオン状態の制御が、出力電流が電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）であり、スイッチ１１のオフ状態の制御が、出力電流が電流値Ｉｏ１以下（第１の閾値以下である。すなわち、制御部１５は、出力電流が電流値Ｉｏ１以下）になった場合に、スイッチ１１のオフ状態に制御し、出力電流が電流値Ｉｏ２以上になった場合に、スイッチ１１のオン状態に制御する。なお、電流値Ｉｏ２は、電流値Ｉｏ１よりも大きく、横流が発生しない出力電流の値に設定されている。 Here, as shown in FIG. 2, the control conditions for the switching of the switch 11 by the control unit 15 are that the ON state control of the switch 11 is such that the output current is equal to or greater than the current value Io2 (greater than or equal to the second threshold value), and the switch 11 is controlled to turn off the switch 11 when the output current is equal to or less than the current value Io1 (below the first threshold value; that is, the control unit 15 controls the output current to be equal to or less than the current value Io1). , and the switch 11 is turned on when the output current reaches or exceeds the current value Io2. The current value Io2 is set to an output current value that is larger than the current value Io1 and does not generate a cross current.

また、制御部１５は、例えば、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）を備え、電流検出部５０のシャント抵抗１４の一端のノードＮ３の出力電流に対応する電圧、ＡＤＣにより検出し、出力電流の移動平均を生成する。制御部１５は、例えば、出力電流の移動平均が、電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）になった場合にスイッチ１１をオフに制御する。
制御部１５は、スイッチ１１を制御する際に、制御信号を、ドライバ部１６に出力する。 Further, the control unit 15 includes, for example, an ADC (Analog to Digital Converter), detects a voltage corresponding to the output current of the node N3 at one end of the shunt resistor 14 of the current detection unit 50 by the ADC, and calculates the moving average of the output current. to generate For example, the control unit 15 turns off the switch 11 when the moving average of the output current is equal to or greater than the current value Io2 (greater than or equal to the second threshold).
The control unit 15 outputs a control signal to the driver unit 16 when controlling the switch 11 .

また、ドライバ部１６は、制御部１５から出力された制御信号を、スイッチ１１の制御用の電圧に変換して、スイッチ１１の制御端子に供給する。ドライバ部１６は、例えば、スイッチ１１をオフ状態にする場合に、Ｌ状態を供給し、例えば、スイッチ１１をオン状態にする場合に、Ｈ状態を供給する。 Further, the driver section 16 converts the control signal output from the control section 15 into a voltage for controlling the switch 11 and supplies the voltage to the control terminal of the switch 11 . For example, the driver unit 16 supplies the L state when turning off the switch 11, and supplies the H state when turning on the switch 11, for example.

次に、図面を参照して、本実施形態による電源装置１の動作について説明する。
図３は、本実施形態による電源装置１の動作の一例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the power supply device 1 according to this embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a flow chart showing an example of the operation of the power supply device 1 according to this embodiment.

図３に示すように、電源装置１の電源ユニット１０は、まず、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出する（ステップＳ１０１）。電源ユニット１０の電流検出部５０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出する。具体的には、電流検出部５０のシャント抵抗１４が、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流を電圧に変換し、制御部１５が、ノードＮ３の電圧をＡＤＣにより取得することで、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出する。 As shown in FIG. 3, the power supply unit 10 of the power supply device 1 first detects the output current of the DC-DC converter section 20 (step S101). A current detection section 50 of the power supply unit 10 detects the output current of the DC-DC converter section 20 . Specifically, the shunt resistor 14 of the current detection unit 50 converts the output current of the DC-DC converter unit 20 into a voltage, and the control unit 15 obtains the voltage of the node N3 by ADC, so that the DC-DC The output current of the converter section 20 is detected.

次に、制御部１５は、出力電流が電流値Ｉｏ１以下（第１の閾値以下）であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。制御部１５は、取得したノードＮ３の電圧が、電流値Ｉｏ１に相当する電圧以下であるか否かにより、出力電流が電流値Ｉｏ１以下（第１の閾値以下）であるか否かを判定する。制御部１５は、出力電流が電流値Ｉｏ１以下である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０３に進める。また、制御部１５は、出力電流が電流値Ｉｏ１以下でない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０４に進める。 Next, the control unit 15 determines whether or not the output current is equal to or less than the current value Io1 (below the first threshold) (step S102). The control unit 15 determines whether or not the output current is equal to or less than the current value Io1 (below the first threshold) based on whether the acquired voltage of the node N3 is equal to or less than the voltage corresponding to the current value Io1. . If the output current is equal to or less than the current value Io1 (step S102: YES), the control unit 15 advances the process to step S103. Moreover, the control part 15 advances a process to step S104, when an output current is not below current value Io1 (step S102: NO).

ステップＳ１０３において、制御部１５は、スイッチ１１をオフ状態にする。制御部１５は、ドライバ部１６を介して、スイッチ１１のゲート端子をＬ状態にする制御を行う。ステップＳ１０３の処理後に、制御部１５は、処理をステップＳ１０１に戻す。 In step S103, the control unit 15 turns the switch 11 off. The control section 15 controls the gate terminal of the switch 11 to be in the L state via the driver section 16 . After the process of step S103, the control unit 15 returns the process to step S101.

また、ステップＳ１０４において、制御部１５は、平均出力電流が電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）であるか否かを判定する。制御部１５は、取得したノードＮ３の電圧を移動平均して、当該ノードＮ３の電圧の移動平均値が、電流値Ｉｏ２に相当する電圧以上であるか否かにより、平均出力電流が電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）であるか否かを判定する。制御部１５は、平均出力電流が電流値Ｉｏ２以上である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０５に進める。また、制御部１５は、平均出力電流が電流値Ｉｏ２以上でない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０１に戻す。 Further, in step S104, the control unit 15 determines whether or not the average output current is equal to or greater than the current value Io2 (greater than or equal to the second threshold). The control unit 15 calculates the moving average of the acquired voltage of the node N3, and determines whether the moving average value of the voltage of the node N3 is equal to or higher than the voltage corresponding to the current value Io2. It is determined whether or not it is greater than or equal to (greater than or equal to the second threshold). If the average output current is equal to or greater than the current value Io2 (step S104: YES), the control unit 15 advances the process to step S105. Moreover, the control part 15 returns a process to step S101, when an average output current is not more than current value Io2 (step S104: NO).

ステップＳ１０５において、制御部１５は、スイッチ１１をオン状態にする。制御部１５は、ドライバ部１６を介して、スイッチ１１のゲート端子をＨ状態にする制御を行う。ステップＳ１０５の処理後に、制御部１５は、処理をステップＳ１０１に戻す。 In step S105, the control unit 15 turns the switch 11 on. The control section 15 controls the gate terminal of the switch 11 to be in the H state via the driver section 16 . After the process of step S105, the control unit 15 returns the process to step S101.

また、図４は、本実施形態における電源装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。
図４において、縦軸は、上から順に、出力電流（Ｉｏ）、（ｂ）制御信号、及び（ｃ）スイッチ状態を示している。ここで、波形Ｗ１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流の波形を示し、波形Ｗ２は、ドライバ部１６を介して制御部１５が出力するスイッチ１１のゲート端子に供給する制御信号の電圧波形を示している。また、（ｃ）スイッチ状態は、スイッチ１１の状態を示している。また、横軸は、時間を示している。 Moreover, FIG. 4 is a timing chart showing an example of the operation of the power supply device 1 in this embodiment.
In FIG. 4, the vertical axis indicates, from top to bottom, the output current (Io), (b) control signal, and (c) switch state. Here, the waveform W1 represents the waveform of the output current of the DC-DC converter section 20, and the waveform W2 represents the voltage waveform of the control signal supplied to the gate terminal of the switch 11 output by the control section 15 via the driver section 16. is shown. (c) Switch state indicates the state of the switch 11 . Also, the horizontal axis indicates time.

出力電流が低下して、時刻Ｔ１において、出力電流が電流値Ｉｏ１以下になると（波形Ｗ１参照）、制御部１５は、制御信号をＨ状態からＬ状態にする（波形Ｗ２参照）。これにより、スイッチ１１がオフ状態になる。この場合、例えば、電源ユニット１０－１のスイッチ１１がオフ状態であり、電源ユニット１０－１の出力電圧Ｖｏ１が、電源ユニット１０－２の出力電圧Ｖｏ２より小さくなったとしても、ノードＮ２からノードＮ１に電流が逆流する横流は流れない。また、電源ユニット１０－１の出力電圧Ｖｏ１が、電源ユニット１０－２の出力電圧Ｖｏ２より大きい場合には、ノードＮ１からノードＮ２にボディダイオード１１ａを介して、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流がインバータ部４０に流れて、電源ユニット１０－１が正常に動作する。 When the output current drops and becomes equal to or less than the current value Io1 at time T1 (see waveform W1), the control unit 15 changes the control signal from the H state to the L state (see waveform W2). As a result, the switch 11 is turned off. In this case, for example, even if the switch 11 of the power supply unit 10-1 is in the off state and the output voltage Vo1 of the power supply unit 10-1 becomes smaller than the output voltage Vo2 of the power supply unit 10-2, the voltage from the node N2 to the node There is no cross current in which the current flows back to N1. Further, when the output voltage Vo1 of the power supply unit 10-1 is higher than the output voltage Vo2 of the power supply unit 10-2, the output current of the DC-DC converter section 20 is transferred from the node N1 to the node N2 through the body diode 11a. flows to the inverter section 40, and the power supply unit 10-1 operates normally.

次に、出力電流が上昇して、時刻Ｔ２において、出力電流が電流値Ｉｏ２以上になると（波形Ｗ２参照）、制御部１５は、出力電流の移動平均が電流値Ｉｏ２以上になる時刻Ｔ３において、制御信号をＬ状態からＨ状態にする（波形Ｗ２参照）。ここで、電流値Ｉｏ１と電流値Ｉｏ２との差分は、ΔＩ（所定の値）である。また、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２との間隔は、例えば、数百ｍＳ（ミリ秒）程度である。これにより、スイッチ１１がオン状態に戻る。 Next, when the output current rises and becomes equal to or greater than the current value Io2 at time T2 (see waveform W2), the control unit 15 causes the moving average of the output current to become equal to or greater than the current value Io2 at time T3. The control signal is changed from the L state to the H state (see waveform W2). Here, the difference between the current value Io1 and the current value Io2 is ΔI (predetermined value). Also, the interval from time T1 to time T2 is, for example, about several hundred milliseconds (mS). As a result, the switch 11 returns to the ON state.

以上説明したように、本実施形態による電源装置１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０と、インバータ部４０と、スイッチ部３０と、制御部１５とを備える。ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０は、入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換する。インバータ部４０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０が変換した所定の直流電圧を所定の交流電圧に変換する。スイッチ部３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０とインバータ部４０との間に配置されスイッチ１１、及び当該スイッチ１１と並列に、且つ、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流と順方向になるように接続されたダイオード（例えば、ボディダイオード１１ａ）を有する。制御部１５は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流が所定の閾値以下になった場合に、スイッチ部３０が有するスイッチ１１をオフに制御する。 As described above, the power supply device 1 according to this embodiment includes the DC-DC converter section 20, the inverter section 40, the switch section 30, and the control section 15. FIG. The DC-DC converter section 20 converts the input DC voltage into a predetermined DC voltage. The inverter section 40 converts the predetermined DC voltage converted by the DC-DC converter section 20 into a predetermined AC voltage. The switch unit 30 is arranged between the DC-DC converter unit 20 and the inverter unit 40, the switch 11, and the switch unit 30 in parallel with the switch 11 and in the forward direction of the output current of the DC-DC converter unit 20. It has a connected diode (eg, body diode 11a). The control unit 15 turns off the switch 11 included in the switch unit 30 when the output current of the DC-DC converter unit 20 becomes equal to or less than a predetermined threshold value.

これにより、本実施形態による電源装置１は、例えば、横流が発生する可能性が高い軽負荷である場合に、スイッチ１１をオフ状態にさせることで横流を抑制しつつ、ボディダイオード１１ａによりＤＣ－ＤＣコンバータ部２０からインバータ部４０に電力を供給することができる。また、本実施形態による電源装置１は、例えば、横流が発生する可能性が低い負荷が重い場合に、スイッチ１１をオン状態にさせることで、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０からインバータ部４０に損失を低減して電力を供給することができる。よって、本実施形態による電源装置１は、横流を低減しつつ、変換効率を向上させることができる。 As a result, the power supply device 1 according to the present embodiment suppresses the cross current by turning off the switch 11 when, for example, the load is light at which there is a high possibility that a cross current will occur, and the body diode 11a provides a DC- Power can be supplied from the DC converter section 20 to the inverter section 40 . Further, in the power supply device 1 according to the present embodiment, for example, when the load is heavy with a low possibility of occurrence of a cross current, the switch 11 is turned on to reduce the loss from the DC-DC converter section 20 to the inverter section 40. Power can be supplied with reduced power. Therefore, the power supply device 1 according to this embodiment can improve the conversion efficiency while reducing the cross current.

また、本実施形態では、制御部１５は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流が、所定の閾値である第１の閾値（例えば、電流値Ｉｏ１）より所定の値分ΔＩ大きい第２の閾値以上（例えば、電流値Ｉｏ２以上）になった場合に、スイッチ１１をオン状態に制御する。
これにより、本実施形態による電源装置１は、適切に横流を低減しつつ、出力電流が、第２の閾値以上（例えば、電流値Ｉｏ２以上）になった場合に、スイッチ１１をオン状態にすることで、変換効率の良い状態に適切に移行することができる。また、本実施形態による電源装置１は、スイッチ１１をオン状態にすることで、ボディダイオード１１ａの発熱を低減することができる。 In addition, in the present embodiment, the control unit 15 sets the output current of the DC-DC converter unit 20 to a second threshold that is larger than a first threshold (for example, current value Io1) by a predetermined value ΔI. When the current is greater than or equal to (for example, the current value Io2 or greater), the switch 11 is controlled to be turned on.
As a result, the power supply device 1 according to the present embodiment appropriately reduces the cross current and turns on the switch 11 when the output current becomes equal to or greater than the second threshold value (for example, the current value Io2 or greater). By doing so, it is possible to appropriately shift to a state with good conversion efficiency. In addition, the power supply device 1 according to the present embodiment can reduce heat generation of the body diode 11a by turning on the switch 11 .

また、本実施形態では、制御部１５は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流の移動平均が、第２の閾値以上になった場合にスイッチ１１をオンに制御する。
これにより、本実施形態による電源装置１は、インバータ部４０による交流電流の出力によるＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流の変動を適切に除去することができ、横流が確実に発生しない状態になってから、スイッチ１１をオン状態に制御することができる。 Further, in the present embodiment, the control unit 15 turns on the switch 11 when the moving average of the output current of the DC-DC converter unit 20 is equal to or greater than the second threshold.
As a result, the power supply device 1 according to the present embodiment can appropriately remove fluctuations in the output current of the DC-DC converter section 20 due to the alternating current output from the inverter section 40, and a state in which cross currents do not occur is ensured. After that, the switch 11 can be controlled to be on.

また、本実施形態による電源装置１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出する電流検出部５０を備える。制御部１５は、電流検出部５０が検出した出力電流に基づいて、スイッチ１１を制御する。
これにより、本実施形態による電源装置１は、より正確にスイッチ１１の制御を行うことができる。 The power supply device 1 according to this embodiment also includes a current detection section 50 that detects the output current of the DC-DC converter section 20 . The control section 15 controls the switch 11 based on the output current detected by the current detection section 50 .
Thereby, the power supply device 1 according to the present embodiment can control the switch 11 more accurately.

また、本実施形態では、スイッチ１１は、ボディダイオード１１ａを有し、当該ボディダイオード１１ａが上述したダイオードである。
これにより、スイッチ１１は、ダイオードを内蔵しているため、本実施形態による電源装置１では、スイッチ部３０を簡略化及び省サイズ化することができる。 Moreover, in this embodiment, the switch 11 has a body diode 11a, and the body diode 11a is the diode described above.
Since the switch 11 incorporates a diode, the switch section 30 can be simplified and reduced in size in the power supply device 1 according to the present embodiment.

また、本実施形態では、スイッチ１１は、電界効果トランジスタである。
これにより、本実施形態による電源装置１は、簡易な構成により、横流を低減しつつ、変換効率を向上させることができる。 Also, in this embodiment, the switch 11 is a field effect transistor.
As a result, the power supply device 1 according to the present embodiment can improve the conversion efficiency while reducing the cross current with a simple configuration.

［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態による電源装置１について説明する。
本実施形態による電源装置１の構成は、図１に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。本実施形態では、制御部１５の制御が異なる変形例について説明する。 [Second embodiment]
Next, a power supply device 1 according to a second embodiment will be described with reference to the drawings.
Since the configuration of the power supply device 1 according to this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, the description thereof will be omitted here. In this embodiment, a modification in which control by the control unit 15 is different will be described.

本実施形態における制御部１５は、所定の期間継続して、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流が、第２の閾値以上（電流値Ｉｏ２以上）になった場合に、スイッチ１１をオン状態に制御する。その他の制御部１５の処理は、基本的に、第１の実施形態と同様である。ここで、所定の期間とは、例えば、インバータ部４０による交流電流の出力によるＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流の変動による影響を除去することが可能な期間である。 The control unit 15 in the present embodiment turns on the switch 11 when the output current of the DC-DC converter unit 20 is equal to or higher than the second threshold value (current value Io2 or higher) continuously for a predetermined period. Control. Other processing of the control unit 15 is basically the same as in the first embodiment. Here, the predetermined period is, for example, a period in which the influence of fluctuations in the output current of the DC-DC converter section 20 due to the alternating current output from the inverter section 40 can be eliminated.

次に、図５を参照して、本実施形態による電源装置１の動作について説明する。
図５は、本実施形態による電源装置１の動作の一例を示すフローチャートである。 Next, operation of the power supply device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a flow chart showing an example of the operation of the power supply device 1 according to this embodiment.

図５において、ステップＳ２０１からステップＳ２０３までの処理は、上述した図３に示すステップＳ１０１からステップＳ１０３までの処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。 In FIG. 5, the processing from step S201 to step S203 is the same as the processing from step S101 to step S103 shown in FIG. 3 described above, so description thereof will be omitted here.

次に、ステップＳ２０４において、制御部１５は、所定の期間継続して、出力電流が電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）であるか否かを判定する。制御部１５は、取得したノードＮ３の電圧が所定の期間継続して電流値Ｉｏ２に相当する電圧以上であるか否かにより、所定の期間継続して出力電流が電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）であるか否かを判定する。制御部１５は、所定の期間継続して出力電流が電流値Ｉｏ２以上である場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０５に進める。また、制御部１５は、所定の期間継続して出力電流が電流値Ｉｏ２以上でない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０１に戻す。 Next, in step S204, the control unit 15 determines whether or not the output current is equal to or greater than the current value Io2 (greater than or equal to the second threshold value) continuously for a predetermined period. The control unit 15 determines whether the acquired voltage of the node N3 is continuously equal to or higher than the current value Io2 for a predetermined period of time, and determines whether the output current is equal to or higher than the current value Io2 continuously for a predetermined period of time (second is greater than or equal to the threshold). If the output current is equal to or higher than the current value Io2 continuously for a predetermined period (step S204: YES), the control unit 15 advances the process to step S205. Moreover, the control part 15 returns a process to step S201, when an output current continues for a predetermined period and is not more than current value Io2 (step S204: NO).

また、ステップＳ２０５の処理は、上述した図３に示すステップＳ１０５の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。 Also, since the process of step S205 is the same as the process of step S105 shown in FIG. 3 described above, the description thereof will be omitted here.

以上説明したように、本実施形態による電源装置１では、制御部１５は、所定の期間継続して、出力電流が電流値Ｉｏ２以上である場合に、スイッチ１１をオンに制御する。
これにより、本実施形態による電源装置１は、インバータ部４０による交流電流の出力によるＤＣ－ＤＣコンバータ部２０の出力電流の変動を適切に除去することができ、横流が確実に発生しない状態になってから、スイッチ１１をオン状態に制御することができる。 As described above, in the power supply device 1 according to the present embodiment, the control unit 15 controls the switch 11 to turn on when the output current is equal to or higher than the current value Io2 continuously for a predetermined period.
As a result, the power supply device 1 according to the present embodiment can appropriately remove fluctuations in the output current of the DC-DC converter section 20 due to the alternating current output from the inverter section 40, and a state in which cross currents do not occur is ensured. After that, the switch 11 can be controlled to be on.

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、スイッチ部３０は、スイッチ１１のボディダイオード１１ａを用いる例を説明したが、これに限定されるものではなく、別途ダイオードを備えるようにしてもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified without departing from the scope of the present invention.
For example, in each of the above-described embodiments, the switching section 30 uses the body diode 11a of the switch 11 as an example, but the present invention is not limited to this, and a separate diode may be provided.

また、上記の各実施形態において、スイッチ１１は、ボディダイオード１１ａを有するＮＭＯＳＦＥＴである例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＰＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ）、など他のスイッチ素子であってもよい。また、スイッチ１１は、別途ダイオードを付加することで、ボディダイオード１１ａを有さないスイッチ素子であってもよい。 In each of the above-described embodiments, the switch 11 is an NMOSFET having a body diode 11a. However, the present invention is not limited to this. may be Also, the switch 11 may be a switch element that does not have the body diode 11a by adding a separate diode.

また、上記の各実施形態において、制御部１５は、独立して制御を行う構成としたが、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０を制御する制御部、又はインバータ部４０を制御する制御部に制御部１５の機能が含まれていてもよい。また、制御部１５と、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０を制御する制御部と、インバータ部４０を制御する制御部とを１つの制御部にまとめて構成するようにしてもよい。 In each of the above-described embodiments, the control unit 15 is configured to perform control independently, but the control unit 15 may be used as a control unit that controls the DC-DC converter unit 20 or a control unit that controls the inverter unit 40. function may be included. Further, the control unit 15, the control unit that controls the DC-DC converter unit 20, and the control unit that controls the inverter unit 40 may be integrated into one control unit.

また、上記の各実施形態において、ＣＰＵを含む制御部１５を用いてスイッチ１１の制御を行う例を説明したが、これに限定されるものではなく、制御部１５は、例えば、アナログ回路などの回路手段により、スイッチ１１を制御するようにしてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, an example of controlling the switch 11 using the control unit 15 including a CPU has been described, but the control unit 15 is not limited to this. The switch 11 may be controlled by circuit means.

また、上記の各実施形態において、スイッチ部３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０正極出力線に配置する例を説明したが、これに限定されるものではなく、ＤＣ－ＤＣコンバータ部２０負極出力線に配置するようにしてもよい。
また、上記の各実施形態において、電源装置１が、２つの電源ユニット１０を備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、３つ以上の電源ユニット１０を備えるようにしてもよい。 In each of the above-described embodiments, an example in which the switch section 30 is arranged in the positive output line of the DC-DC converter section 20 has been described, but the switch section 30 is not limited to this, and the negative output line of the DC-DC converter section 20 may be placed in
In each of the above-described embodiments, an example in which the power supply device 1 includes two power supply units 10 has been described, but the present invention is not limited to this and may include three or more power supply units 10. .

なお、上述の電源装置１の制御部１５は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した制御部１５の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。 The controller 15 of the power supply device 1 described above has a computer system inside. The process of the control unit 15 described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by reading and executing this program by a computer. Here, the computer-readable recording medium refers to magnetic disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, semiconductor memories, and the like. Alternatively, the computer program may be distributed to a computer via a communication line, and the computer receiving the distribution may execute the program.

また、上述した機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。 Also, part or all of the functions described above may be implemented as an integrated circuit such as an LSI (Large Scale Integration). Each function mentioned above may be processor-ized individually, and may integrate|stack and processor-ize a part or all. Also, the method of circuit integration is not limited to LSI, but may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. In addition, when an integration circuit technology that replaces LSI appears due to advances in semiconductor technology, an integrated circuit based on this technology may be used.

１電源装置
１０、１０－１、１０－２電源ユニット
１１、４１、４２、４３、４４スイッチ
１１ａボディダイオード
１２、１３平滑コンデンサ
１４シャント抵抗
１５制御部
１６ドライバ部
２０ＤＣ－ＤＣコンバータ部
３０スイッチ部
４０インバータ部
４５、４６インダクタ
４７コンデンサ
５０電流検出部
６０負荷部 1 power supply device 10, 10-1, 10-2 power supply unit 11, 41, 42, 43, 44 switch 11a body diode 12, 13 smoothing capacitor 14 shunt resistor 15 control section 16 driver section 20 DC-DC converter section 30 switch section 40 inverter section 45, 46 inductor 47 capacitor 50 current detection section 60 load section

Claims

a DC-DC converter unit that converts an input DC voltage into a predetermined DC voltage;
an inverter section for converting the predetermined DC voltage converted by the DC-DC converter section into a predetermined AC voltage;
A switch arranged between the DC-DC converter section and the inverter section, and a switch having a diode connected in parallel with the switch and in a forward direction with respect to the output current of the DC-DC converter section. Department and
a control unit that controls to turn off the switch included in the switch unit when the output current of the DC-DC converter unit is equal to or less than a predetermined threshold ,
The control unit turns on the switch when the output current of the DC-DC converter unit becomes equal to or greater than a second threshold that is larger than the first threshold, which is the predetermined threshold, by a predetermined value.
A power supply device characterized by:

2. The power supply device according to claim 1 , wherein the control unit turns on the switch when a moving average of the output current of the DC-DC converter unit exceeds the second threshold value. .

A current detection unit that detects the output current of the DC-DC converter unit,
The power supply device according to claim 1 or 2 , wherein the control section controls the switch based on the output current detected by the current detection section.

The power supply device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the switch has a body diode, and the body diode is the diode.

The power supply device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the switch is a field effect transistor.